研究成果

平成２５年１月２９日
科学技術振興機構（ＪＳＴ）
北九州市立大学
東京大学 大学院新領域創成科学研究科
東京慈恵会医科大学 ＭＥ研究室
高輝度光科学研究センター（ＪＡＳＲＩ）
 

発表のポイント

○高分子ミセルは次世代ＤＤＳとして期待されているが、内部の詳細な構造は未知であった。
○新しい手法の小角Ｘ線異常散乱法をＤＤＳ粒子に初めて適用して、内部の精密な構造を解明。
○高性能なＤＤＳ開発の基本指針を与え、遺伝子治療や抗がん剤の応用に期待。

発表概要

　ＪＳＴ 課題達成型基礎研究の一環として、北九州市立大学の櫻井 和朗　教授らは、次世代の薬物運搬方法（ドラッグデリバリーシステム：ＤＤＳ）として期待されている数１００本のひも状高分子が凝集した高分子ミセル粒子^注１）の内部構造を、大型放射光施設ＳＰｒｉｎｇ－８^注２）の安定したＸ線計測システムと、小角Ｘ線異常散乱^注３）という技法を用いて精密に解析し、粒子内部に薬剤がどのように保持されているかを世界で初めて明らかにしました。
　ＤＤＳは、薬剤をナノサイズのキャリア^注４）（運び屋）に封入し、患部で選択的に薬剤を放出させる仕組みで、�@副作用が大幅に低減できる、�A水に溶けなかったり、生体中で容易に分解してしまうために従来は投与できない薬剤を投与できる、などの利点があります。薬剤の封入状態を知ることは性能向上のために重要ですが、ＤＤＳ粒子の大きさは数ナノメートル（ｎｍ：ナノは１０億分の１ｍ）であるため、これまで内部構造を見ることができませんでした。
　今回、研究チームは、東京大学の雨宮 慶幸　教授のグループが開発したＸ線小角異常散乱という新しい技法を、東京慈恵会医科大学の横山 昌幸　准教授らが臨床応用を進めている高分子ミセルに適用しました。小角Ｘ線異常散乱の測定精度の向上にはＸ線強度の１％以下の差を厳密に決定する必要があるため、ＪＡＳＲＩの八木 直人　副部門長らは、ＳＰｒｉｎｇ－８で得られる極めて安定・高強度のＸ線を用い、特別な装置を考案してノイズを低減することで、世界最高精度の測定を可能としました。さらに、櫻井 和朗　教授らのナノ界面の解析技術を使うことで、高分子ミセル内部の構造と薬剤の保持状態を可視化することに初めて成功しました。その結果、ミセル内部に閉じ込められていると思われていた薬剤が内核と外殻の界面にも薄い層を形成して、外にはみ出していることが分かりました。このような知見は薬剤の放出挙動のメカニズムと深く関係していると考えられます。つまり、高分子ミセルが薬剤を取り込む時にこのような層を形成しているならば、ミセルと細胞の接触時に層と細胞との間で薬剤のやり取りが可能であると考えられます。
　本研究成果により、より高性能なＤＤＳを開発するための基礎的な知見が得られ、遺伝子治療や抗がん剤の副作用の低減や高効率化につながると期待できます。本研究成果は、米国化学会誌「Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ」のオンライン版で近日中に公開されます。

• JST　報道発表資料

用語解説

注１）高分子ミセル粒子
親水性と疎水性からなる、ブロック共重合体の自己会合により形成され、内核－外殻構造を持つナノ粒子。抗がん剤であるアドリアマイシン封入高分子ミセルの開発例などがあるが、錠剤、顆粒剤、微粒子製剤の膨大な薬剤学的知識・ノウハウと比較にならない程、高分子ミセル製剤についてはその蓄積が少ない。その意味で、今後、本研究のような、製剤学的な研究が加えられることで、高分子ミセルの実用化が大幅に進むと考えられる。

注２）大型放射光施設ＳＰｒｉｎｇ－８
ＳＰｒｉｎｇ－８は、世界最高性能の放射光（赤外線や紫外線、Ｘ線などを含んだ光）を利用することができる大型の実験施設であり、国内外の研究者に広く開かれた共同利用施設として、物質科学・地球科学・生命科学・環境科学・産業利用などの分野で優れた研究成果をあげている。

注３）小角Ｘ線異常散乱（ＡＳＡＸＳ：Ａｎｏｍａｌｏｕｓ　ｓｍａｌｌ　ａｎｇｌｅ　Ｘ－ｒａｙ　ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）
ナノ構造の情報を得ることのできる小角Ｘ線散乱法（ＳＡＸＳ）は、ナノテクノロジーの強力な分析方法の１つとして広く使われている。小角Ｘ線散乱法では入射するＸ線の波長は一定であるが、小角Ｘ線異常散乱では異なる波長のＸ線を用いることで、特定の元素についての情報を得る。

注４）キャリア
ＤＤＳにおいて薬剤を取り込み、体内で標的部位に送達するために用いられる素材である。送達する薬剤、対象となる標的部位、求める薬効時間によってさまざまなキャリアが検討されており、その設計次第で任意の性能を持たせることができ、幅広い応用が可能である。高分子ミセルはキャリアの素材の一種である。